第二节 研究有机化合物的一般方法
课程目标
1．了解研究有机物应采取的步骤和方法。
2．初步学会分离、提纯有机物的常用方法。
3．掌握蒸馏、重结晶和萃取实验的基本技能。
4．知道通过化学实验和某些物理方法可以确定有机物的组成和结构。
图说考点
必备基础——自学·尝试
[新知预习]
一、研究有机化合物的基本步骤
二、有机物的分离、提纯
1．蒸馏
(1)用途：常用于分离、提纯沸点不同的__________有机化合物。
(2)适用条件。
①有机化合物热稳定性________。
②有机化合物与杂质的沸点相差______。
2．萃取
(1)萃取类型和原理
①液 液萃取
待分离组分在两种________的溶剂中的______不同，将其从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。
②固 液萃取
用________从固体物质中溶解出待分离组分的过程。
(2)萃取剂选择的条件
①萃取剂与原溶剂________。
②溶质在萃取剂中的溶解度____。
③萃取剂与溶液中的成分________反应。
(3)装置
3．重结晶
(1)用途：提纯____有机化合物。
(2)溶剂的选择：
①杂质在所选溶剂中溶解度__________，易于除去。
②被提纯有机化合物在所选溶剂中的溶解度受____的影响较大；在热溶液中的溶解度____，冷溶液中的溶解度____，冷却后易于结晶析出。
(3)装置与操作：
三、确定实验式、确定分子式
1．元素分析
(1)定性分析：用化学方法测定有机化合物的元素组成。如燃烧后，C生成__________、H生成__________。
(2)定量分析：将一定量的有机化合物燃烧，转化为简单无机化合物，并通过测定无机物的质量，推算出该有机化合物的所含各元素的__________，然后计算出该有机化合物分子内各元素原子的__________，即确定其实验式(也称最简式)。
2．相对分子质量的测定——质谱法
(1)原理：用高能电子流等轰击样品，使有机分子失去电子，形成带正电荷的分子离子和碎片离子等。分子离子、碎片离子各自具有不同的________，它们在磁场的作用下到达检测器的时间因质量不同而先后有别，其结果被记录为质谱图。
(2)质荷比：指分子离子、碎片离子的________与其电荷数的比值。
由下图可知，质荷比最大的数据是CH3CH2H(46)，这就表示样品分子的相对分子质量为46。
四、确定分子结构
1．红外光谱：
(1)原理：不同的化学键或官能团的吸收频率不同，在红外光谱图中处于不同的位置。
(2)作用：初步判断某有机物中含有何种______或________。如下图是一种分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱图，则该有机物的结构简式为________________。
2．核磁共振氢谱：
(1)作用：测定有机物分子中氢原子的__________________。
(2)原理：处在不同化学环境中的氢原子在谱图上出现的______不同，具有不同的化学位移，而且吸收峰的面积与________成正比。
(3)分析：吸收峰数目＝__________，吸收峰面积比＝____________。
3．X射线衍射
(1)原理：X射线和晶体中的原子相互作用可以产生衍射图。经过计算可从中获得分子结构的有关数据，包括________、________等分子结构信息。
(2)作用：X射线衍射技术用于有机化合物________结构的测定，可以获得直接而详尽的结构信息。
[即学即练]
1．判断正误(对的在括号内打√，错的在括号内打×)。
(1)有机物分子中碳、氢原子个数比为1∶4，则该有机物一定是CH4。( )
(2)蒸馏分离液态有机物时，在蒸馏烧瓶中应加少量碎瓷片。( )
(3)根据相似相溶原理用乙醇从水溶液中萃取有机物。( )
(4)根据物质的沸点利用蒸馏法提纯液态有机物时，沸点相差大于30 ℃为宜。( )
(5)常用的有机溶剂有乙醚、石油醚、二氯甲烷等。( )
(6)质谱法可确定有机物分子的结构。( )
(7)红外光谱可确定分子中所含官能团。( )
2．下图实验装置一般不能用于分离物质的是( )
3．分离下列混合物，应选用蒸馏操作的是( )
A．汽油和柴油
B．溴水
C．硝酸钾和氯化钠的混合物
D．四氯化碳和水
4．在有机物的研究过程中，能快速、精确测定有机物相对分子质量的仪器是( )
A．红外光谱仪 B．元素分析仪
C．质谱仪 D．核磁共振仪
5．某化合物6.4 g在氧气中完全燃烧，生成和7.2 g H2O，下列说法中正确的是( )
A．该化合物含碳、氢两种元素
B．该化合物中碳、氢原子个数比为1∶4
C．无法确定该化合物是否含有氧元素
D．该化合物一定是C2H8O2
6．下列化合物分子，在核磁共振氢谱图中能给出三种信号峰的是( )
7．化合物A和B的分子式都是C2H4Br2，A的核磁共振氢谱如图所示，则A的结构简式为________，请预测B的核磁共振氢谱上有________个峰(信号)，B的结构简式为________。
核心素养——合作·分享
提升点一 有机物的分离与提纯
例1. 实验室制备苯甲醇和苯甲酸的化学原理是：
已知苯甲醛易被空气氧化；苯甲醇的沸点为205.3 ℃；苯甲酸的熔点为121.7 ℃，沸点为249 ℃，常温下在水中的溶解度为0.34 g；乙醚的沸点为34.8 ℃，难溶于水。制备苯甲醇和苯甲酸的主要过程如下所示：
请根据上述信息回答下列问题：
(1)操作Ⅰ的名称是________，乙醚溶液中所溶解的主要成分是________。
(2)操作Ⅱ的名称是______，产品甲是______。
(3)操作Ⅲ的名称是______，产品乙是______。
(4)如图所示，操作Ⅱ中温度计水银球上沿放置的位置应是________(填“a”“b”“c”或“d”)，该操作中，除需蒸馏烧瓶、温度计外，还需要的玻璃仪器是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
收集产品甲的适宜温度为________。
状元随笔 物质分离、提纯方法的选择
1．根据物质的溶解性差异，可选用重结晶、过滤的方法将混合物分离。
2．根据物质的沸点差异，可选用蒸馏的方法将互溶性液体混合物分离。
3．根据物质在不同溶剂中的溶解度的差异，用萃取的方法把溶质从溶解度小的溶剂中转移到溶解度较大的溶剂中。
4．根据混合物中各组分的性质可采用加热、调节pH、加入适当的试剂等方法，使某种成分转化，再用物理方法分离而除去。
[提升1] 对于很多人来说，喝茶是人生的一大乐事，茶叶中含有少量的咖啡因。咖啡因具有扩张血管、刺激心脑等作用，在100 ℃时失去结晶水并开始升华，120 ℃时升华相当显著，178 ℃时升华很快。其结构简式如图所示。实验室可通过下列简单方法从茶叶中提取咖啡因：
(1)咖啡因的分子式为________。
(2)步骤1浸泡茶叶所用的溶剂最好为________(填序号)
A．水 B．乙醇 C．石油醚
(3)步骤1、步骤4所进行的操作或方法分别是____________、____________。
状元随笔 易升华的物质(如I2等)可用升华法进行分离提纯。
关键能力
有机物的分离与提纯
1．分离与提纯的区别
(1)分离
指通过物理或化学方法将混合物各组分分开，其目的是得到混合物中的每一种纯净物质。
(2)提纯
将被提纯物质中的杂质除去，其目的是净化主体物质，不考虑提纯后杂质的化学成分和物理状态的改变。
2．萃取与分液的区别与联系
(1)分液和萃取是两个不同的概念，分液可以单独进行，但萃取之后一般要进行分液。
(2)分液是将两种互不相溶的液体组成的混合物进行分离的操作。
3．常见有机物的分离提纯方法(括号内为杂质)
混合物 试剂 分离提纯 的方法 主要仪器
乙酸乙酯(乙酸) 饱和Na2CO3 溶液 分液 分液漏斗、 烧杯
溴苯(溴) NaOH溶液
苯(乙苯) 酸性KMnO4、 NaOH溶液
乙醇(水) CaO 蒸馏 蒸馏烧瓶、 冷凝管
肥皂(甘油) NaCl 盐析 漏斗、烧杯
淀粉(纯碱) H2O 渗析 半透膜、烧杯
甲烷(乙烯) 溴水 洗气 洗气瓶
状元随笔 分离、提纯的原则
(1)不增：不增加新的杂质。
(2)不减：不减少被提纯的物质。
(3)易分离：被提纯物质与杂质易分离。
(4)易复原：被提纯物质转变成其他物质后，易恢复到原来的状态。
提升点二 有机物分子式、结构式的确定方法
例2. 有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色黏稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：
实验步骤 解释或实验结论
(1)称取A 9.0 g，升温使其汽化，测得其密度是相同条件下H2的45倍 试通过计算填空： (1)A的相对分子质量为：________
(2)将此9.0 g A在足量纯O2中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现二者质量分别增加5.4 g和13.2 g (2)A的分子式为________
(3)另取A 9.0 g，跟足量的粉末反应，生成2.24 L CO2(标准状况)，若与足量金属钠反应则生成2.24 L H2(标准状况) (3)用结构简式表示A中含有的官能团是________________
(4)A的核磁共振氢谱如下图： (4)A中含有________种氢原子
(5)综上所述，A的结构简式为__________________
状元随笔 常用读谱方法
质谱：相对分子质量＝最大质荷比；
红外光谱：化学键和官能团信息；
核磁共振氢谱：吸收峰数目＝氢原子种类数，不同吸收峰的面积之比(强度之比)＝不同氢原子的个数之比。
[提升2] 化合物A经李比希法测得其中含碳元素的质量分数为72.0%、氢元素的质量分数为6.67%。已知乙醇(CH3CH2OH)的核磁共振氢谱有三组峰，其面积之比为3∶2∶1，如图甲所示。现测得化合物A的核磁共振氢谱有五组峰，其面积之比为1∶2∶2∶2∶3，A的相对分子质量为150。又测得A分子的红外光谱如图乙所示。
已知A分子中只含一个苯环，且苯环上只有一个取代基。回答下列问题。
(1)A的分子式为__________________________________________；
(2)A的结构简式为___________________________。
状元随笔 第1步，根据化合物A的碳、氢含量和相对分子质量确定其分子式。
第2步，根据A的红外光谱中的各结构单元对A物质进行基本组合。
第3步，根据核磁共振氢谱判断组合是否正确。
第4步，调整各结构单元的组合使其结构与核磁共振氢谱相符，即确定其结构简式。
关键能力
有机物分子式、结构式的确定方法
1．基本思路
2．有机物实验式(最简式)的确定方法：
(1)确定有机物中碳、氢元素的质量分数。
(2)分析有机物中是否含有氧元素以及其他元素。
(3)求出各元素原子的个数比，再测出有机物的相对分子质量，即达到确定其分子式的目的。
(4)实验式(最简式)和分子式的区别：实验式是表示化合物分子所含元素的原子数目最简整数比的式子。分子式是表示化合物分子所含元素的原子种类及数目的式子。
3．相对分子质量的测定
质谱法是近代发展起来的快速、微量、精确测定相对分子质量的方法。
乙醇的质谱图如图：
(1)相对丰度：以图中最强的离子峰(基峰)高为100%，其他峰的峰高则用相对于基峰的百分数表示。
(2)质荷比：分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。
(3)质谱图最右边的分子离子峰表示的就是乙醇的相对分子质量。
4．确定分子式的方法：
(1)直接法：有机物的密度(或相对密度)→摩尔质量→1 mol有机物中各原子的物质的量→分子式。
(2)最简式法：各元素的质量分数→最简式分子式。
(3)余数法：用烃的相对分子质量除以14，看商数和余数。
其中商数A为烃中的碳原子数，此法适用于具有特定通式的烃(如烷烃、烯烃、炔烃、苯和苯的同系物等)。
(4)化学方程式法：利用有机反应中反应物、生成物之间“量”的关系求分子式的方法。
在有机化学中，常利用有机物燃烧等方程式对分子式进行求解。常用的化学方程式有：
CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O
CxHyOz＋(x＋)O2xCO2＋H2O
5．有机物结构式的确定
(1)根据价键规律确定
有些有机物根据价键规律只存在一种结构，根据分子式直接确定其结构式。
例如：分子式C2H6结构简式CH3—CH3。
实验式：CH4O分子式CH4O结构简式CH3OH。
(2)根据性质和定量实验确定
特征反应―→确定官能团反应机理及实验数据计算分析官能团的数目和位置―→确定结构简式。
例如：测得1 mol某醇与足量钠反应可得到1 mol气体，则可说明该醇分子中含2个—OH。
(3)根据物理实验方法确定
①质谱图―→确定相对分子质量。
②红外光谱―→确定有机物中的化学键和官能团信息。
③核磁共振氢谱―→确定有机物中氢原子的类型及数目。
综合根据以上信息确定有机物的结构。
状元随笔 (1)气体摩尔体积法求相对分子质量
标准状况下，已知气体密度，则气体摩尔质量为：Mr＝22.4ρ。
(2)相对密度法求相对分子质量
若已知A气体及未知气体B的相对密度(符号为D)，则有关系式：D＝。如已知某气体对氢气的相对密度为16，则D＝，M＝＝32 g·mol－1。
素养形成——自测·自评
1.现有三组混合液：①乙酸乙酯和乙酸钠溶液；②乙醇和丁醇；③溴化钠和单质溴的水溶液。分离上述各混合液的正确方法依次是( )
A．分液、萃取、蒸馏 B．萃取、蒸馏、分液
C．分液、蒸馏、萃取 D．蒸馏、萃取、分液
2．按以下实验方案可从海洋动物柄海鞘中提取具有抗肿瘤活性的天然产物。
下列说法错误的是( )
A．步骤(1)需要过滤装置
B．步骤(2)需要用到分液漏斗
C．步骤(3)需要用到坩埚
D．步骤(4)需要蒸馏装置
3．下列实验式中，不用相对分子质量就可以确定分子式的是( )
①CH3 ②CH ③CH2 ④C2H5
A．①② B．③④
C．②③ D．①④
4．设H＋的质荷比为β，某有机物样品的质荷比如图所示(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关)，则该有机物可能是( )
A．甲醇(CH3OH) B．甲烷
C．丙烷 D．乙烯
5．实验室中用如图所示装置分离苯和对二甲苯的液态混合物。
回答下列问题：
(1)将各仪器组装完毕以后，紧接着要进行的一步操作是______________________。
(2)上述组装图中三处错误，如冷凝管上的进水口与出水口颠倒了，另外两处是__________、________________。
(3)锥形瓶里收集到的液体的主要成分的名称是________。
6．为测定某化合物A的结构，进行如下实验。
第一步，分子式的确定：
(1)将有机物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成5.4 g H2O和8.8 g CO2，消耗氧气6.72 L(标准状况下)，则该有机物中各元素的原子个数比是________。
(2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量为46，则该物质的分子式是________。
(3)根据价键理论，预测A的可能结构并写出结构简式_____________________________。
第二步，结构式的确定：
(4)经测定，有机物A的核磁共振氢谱图如下：
则A的结构简式为________________。
第二节 研究有机化合物的一般方法
必备基础
新知预习
一、
实验式 分子式 结构式 蒸馏 核磁共振氢谱
二、
1．(1)液态 (2)较高 较大
2．(1)互不相溶 溶解度 溶剂 (2)互不相溶 大 不发生 (3)分液漏斗 烧杯
3．(1)固体 (2)①很小或很大 ②温度 较大 较小
(3)溶解 过滤 结晶
三、
1．(1)CO2 H2O (2)质量分数 最简整数比
2．(1)相对质量 (2)相对质量
四、
1．(2)化学键 官能团 CH3COOCH2CH3
2．(1)种类和数目 (2)位置 氢原子数
(3)氢原子种类 氢原子数目比
3．(1)键长 键角 (2)晶体
即学即练
1．(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)√
2．解析：A、B、C三项分别为蒸馏、分液、过滤装置，都用于物质的分离。D项为一定物质的量浓度溶液的配制，不属于物质的分离。
答案：D
3．解析：A项，汽油和柴油互溶，但二者沸点不同，故用蒸馏操作分离；B项，用萃取、分液、蒸馏操作分离；C项，用结晶操作分离；D项，四氯化碳与水互不相溶，用分液操作分离。
答案：A
4．答案：C
5．解析：n(CO2)＝＝0.2 mol，知m(C)＝＝2.4 g，n(H2O)＝＝0.4 mol，知m(H)＝1 g·mol－1×0.8 mol＝0.8 g；则m(C)＋m(H)＝2.4 g＋0.8 g＝3.2 g，3.2 g<6.4 g，故该化合物中含氧元素，其质量为6.4 g－3.2 g＝3.2 g，其物质的量n(O)＝＝0.2 mol。n(C)∶n(H)∶n(O)＝1∶4∶1，实验式为CH4O，分子式一定不是C2H8O2，因为实验式中H原子已饱和。
答案：B
6．解析：有机物中含有几种不同类型的氢原子，在核磁共振氢谱上就能出现几种信号峰，现题给有机物在核磁共振氢谱图中有三种信号峰，这表明有机物分子中含有三种不同类型的氢原子。
答案：C
7．解析：由A的核磁共振氢谱图中只有一个峰，所以可得A的结构简式为，则B的结构只能是，因共有两种化学环境的氢原子，故有两个峰。
答案：CH2BrCH2Br 2 CH3CHBr2
核心素养
例1 解析：(1)由题意可知，白色糊状物为苯甲醇和苯甲酸钾，加入水和乙醚后，依相似相溶原理，乙醚中溶有苯甲醇，水中溶有苯甲酸钾，两种液体可用分液法分离；(2)溶解在乙醚中的苯甲醇沸点远高于乙醚，可用蒸馏法分离；(3)加入盐酸后生成的苯甲酸为微溶于水的晶体，可过滤分离；(4)蒸馏时温度计水银球上沿应位于蒸馏烧瓶支管口(b)处；蒸馏时，除温度计外、蒸馏烧瓶外，还需冷凝管、酒精灯、尾接管、锥形瓶等玻璃仪器；因蒸出的是沸点较低的乙醚，故收集产品甲(苯甲醇)的适宜温度应是34.8 ℃。
答案：(1)分液 苯甲醇
(2)蒸馏 苯甲醇
(3)过滤 苯甲酸
(4)b 冷凝管、酒精灯、尾接管、锥形瓶 34.8 ℃
提升1 解析：(2)乙醇能溶解咖啡因，且在后面的分离操作中容易分离得到产品，故选B。(3)由题给信息可知，步骤1为萃取操作；利用咖啡因易升华的特点，步骤4选择升华的分离方法得到精产品。
答案：(1)C8H10N4O2
(2)B
(3)萃取 升华
例2 解析：(1)Mr(A)＝D(H2)·Mr(H2)＝45×2＝90。
(2)由m(H2O)＝5.4 g，m(CO2)＝13.2 g，知A中m(H)＝0.6 g，m(C)＝3.6 g，故A中还应有O，m(O)＝9.0 g－0.6 g－3.6 g＝4.8 g。则A中n(C)∶n(H)∶n(O)＝∶∶＝0.3 mol∶0.6 mol∶0.3 mol＝1∶2∶1，故A的实验式应为CH2O。又因A的相对分子质量为90，故A的分子式为C3H6O3。(3)A能与NaHCO3反应放出0.1 mol CO2，与Na反应放出0.1 mol H2，故0.1 mol A中有0.1 mol—COOH和0.1 mol—OH。(4)由核磁共振氢谱可知，A有4种氢原子。(5)A的结构简式应为。
答案：(1)90 (2)C3H6O3 (3)—COOH、—OH (4)4 (5)
提升2 解析：(1)根据C、H、O的质量分数及有机物的相对分子质量，可求出其分子式为C9H10O2。(2)有机物A的核磁共振氢谱中含有五组峰，且峰面积之比为1∶2∶2∶2∶3，对比乙醇的核磁共振氢谱，可推知有机物A中含有五种不同类型的氢原子，且氢原子数之比为1∶2∶2∶2∶3；因A分子中含有一个苯环，且苯环上只有一个取代基，即A中含有，苯环上有三种类型的氢原子，其个数比为1∶2∶2，则A分子中还应含有一个“CH2”基团和一个“CH3”基团；而由A分子的红外光谱图可知，A分子中含有C===O键和C—O—C键，由此可得出A可能的结构简式为
答案：(1)C9H10O2
、、、
素养形成
1．解析：液体混合物根据相互溶解性，在不同溶剂中溶解度大小和各成分沸点差别只要求掌握三种分离方法。乙酸乙酯难溶于水，乙酸钠易溶于水，可采取分液的方法将两者分开。乙醇和丁醇互溶，可用蒸馏法分离。NaBr和单质溴，可利用有机溶剂萃取其中的Br2，与NaBr分离。故正确答案为C。
答案：C
2．解析：本题可根据图示的操作流程和物质的性质，分析所用的分离提纯方法，从而确定需要的仪器。A项，样品粉末经步骤(1)得到滤液和不溶性物质，其操作为过滤，故需要过滤装置；B项，步骤(2)得到水层和有机层，这两层溶液互不相溶，分离的操作为分液，要用到分液漏斗；C项，步骤(3)由水层溶液得到固体粗产品，要经过蒸发浓缩、冷却结晶等操作，用到蒸发皿而非坩埚；D项，有机层是甲苯和甲醇的混合物，二者互溶，但沸点不同，可采用蒸馏的方法分离。
答案：C
3．解析：实验式乘以整数倍，即可得到有机物的分子式。据烷烃通式，当碳原子数为n时，则氢原子数最多为2n＋2。符合实验式为CH3的只有C2H6；符合实验式为CH的有C2H2、C6H6等；符合实验式为CH2的有C2H4、C3H6等；符合实验式为C2H5的只有C4H10。
答案：D
4．解析：从题图中可看出其右边最高峰质荷比为16，是H＋质荷比的16倍，即其相对分子质量为16，为甲烷。
答案：B
5．答案：(1)检验装置的气密性
(2)冷凝管用了蛇形的 锥形瓶的瓶口加了塞子(表述合理即可)
(3)苯
6．解析：(1)有机物中含有：n(C)＝n(CO2)＝＝0.2 mol，n(H)＝2n(H2O)＝×2＝0.6 mol，n(O)＝2n(CO2)＋n(H2O)－n(O2)×2＝2×0.2 mol＋0.3 mol－2×＝0.1 mol，故N(C)∶N(H)∶N(O)＝2∶6∶1。
(2)C2H6O的相对分子质量为46，则该物质分子式为C2H6O。
(3)C2H6O的结构简式可能为CH3CH2OH或CH3OCH3。
(4)由于核磁共振氢谱中有3个峰，故应有三种氢原子，则A为CH3CH2OH。
答案：(1)N(C)∶N(H)∶N(O)＝2∶6∶1 (2)C2H6O
(3)CH3CH2OH、CH3OCH3 (4)CH3CH2OH第一节 有机化合物的结构特点
课程目标
1．了解有机物分类方法及类别。
2．认识常见官能团及其结构。
3．了解有机物中共价键特征与性质。
4．理解有机物同分异构现象。
图说考点
必备基础——自学·尝试
[新知预习]
一、有机化合物的分类方法
1．依据碳骨架分类：
2．依据官能团分类
(1)相关概念：
①烃的衍生物：烃分子中的氢原子可以被________________所取代，得到烃的衍生物。
②官能团：决定有机化合物特性的________________。
(2)有机化合物的主要类别
二、有机化合物中的共价键
1．共价键的类型：
(1)σ键：分子中碳原子采用________杂化方式形成的烷烃，C—C和C—H都为________键。
(2)π键：在乙烯分子中，两个碳原子均以______杂化轨道与氢原子的1s轨道及另一个碳原子的sp2杂化轨道进行重叠，形成4个C—H σ键与一个C—C σ键；两个碳原子未参与杂化的p轨道以“肩并肩”的形式从侧面重叠，形成了________键．
2．共价键的极性与有机反应：
共价键极性越________，在反应中越易断裂。
三、有机化合物的同分异构现象
1．同分异构现象和同分异构体
(1)同分异构现象：化合物具有相同的______，但具有不同结构的现象。
(2)同分异构体：具有____________的化合物互为同分异构体。
2．同分异构体的类型
异构类别 特点 示例
碳架异构 ________不同 CH3—CH2—CH2—CH3 与__________
位置异构 __________不同 CH2===CH—CH2—CH3 与____________
官能团异构 __________不同
[即学即练]
1．判断正误(对的在括号内打√，错的在括号内打×)。
(1)乙烯分子中含有极性键和非极性键。( )
(2)乙醇分子中“C—H”键的极性比“O—H”的极性弱。( )
(3)互为同分异构体的有机化合物相对分子质量一定相同。( )
(4)相对分子质量相同的有机化合物互为同分异构体。( )
(5)分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质。( )
(6)同素异形体、同分异构体之间的转化是物理变化。( )
(7)同分异构体之间一定不互为同系物。( )
2．关于下列物质的类别与所含官能团描述错误的是( )
3．下列分子中的官能团相同的是( )
A．①和② B．③和④
C．①和③ D．②和④
4．下列有关CH4、CH2===CH2、CH≡CH的说法中错误的是( )
A．CH4分子中C原子采用sp3杂化
B．CH2===CH2分子中C原子采用sp2杂化
C．CH2===CH2和CH≡CH分子中存在π键
D．CH4分子中存在σ键，CH2===CH2和CH≡CH分子中不存在σ键
5．下列各组物质不属于同分异构体的是( )
6．下列有机物中：
(1)属于芳香族化合物的是________________(填序号，下同)。
(2)属于芳香烃的是________。
(3)属于苯的同系物的是________。
(4)属于脂环化合物的是________。
7．如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都与氢结合。
(1)图中属于烷烃的是________(填字母)。
(2)在图示的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成碳碳单键，还可以形成________和________；不仅可以形成________，还可以形成碳环。
(3)图示中互为同分异构体的是A与________；B与________；D与________。(填字母)
(4)分子中既含σ键又含π键的物质是________。
核心素养——合作·分享
提升点一 有机化合物的分类方法
例1. 根据要求对下列物质进行分类：
(1)属于环状化合物的有_____________________________________________。
(2)属于脂环化合物的有___________________________________________________。
(3)属于芳香族化合物的有___________________________________________________。
(4)属于烃的衍生物的有______________________________________________。
(5)属于醇的有________。
状元随笔 脂环特点为不含苯环的环状化合物。醇与酚的官能团均为—OH，不同之处在于—OH是否与苯环直接相连。
[提升1] 下列有机化合物中，都有多个官能团：
(1)可以看作醇类的是(填入编号，下同)________。
(2)可以看作酚类的是________。
(3)可以看作羧酸类的是________。
(4)可以看作酯类的是________。
状元随笔 (1)官能团的结构是一个整体，不能将其拆开分析。例如，不能拆为和—OH。
(2)根据不同的分类标准，一种物质可以属于不同的类别，如，既属于芳香族化合物，又属于羧酸，还属于醇类和酚类。
关键能力
1.脂环化合物与芳香族化合物的区别
2.芳香族化合物、芳香烃和苯的同系物的关系
状元随笔 环状化合物分类的注意事项
(1)一种物质根据不同的分类方法，可以属于不同的类别。如 (环己烯)，既属于环状化合物中的脂环化合物，又属于烯烃； (苯酚)，既属于环状化合物中的芳香族化合物，又属于酚类。
(2)注意苯环()和环烯烃(、)的区别。
(3)只要含有苯环的化合物一定是芳香族化合物。
(4)芳香族化合物含有苯环或其他芳香环(如)，也可以含有脂环结构(如)。
提升点二 有机化合物结构特点
例2. 有机物的表示方法多种多样，下面是常见的几种表示方法：
(1)上述表示方法中属于结构式的为________；属于键线式的为________；属于比例模型的为________；属于球棍模型的为________。
(2)写出⑨的分子式：________。
(3)写出⑩中官能团的电子式：________、________。
(4)②的分子式为________，最简式为________。
状元随笔 利用键线式确定分子式时应根据碳四价原则，确定氢原子数目。
[提升2] (1)写出下面有机化合物的结构简式和键线式：
该分子中最多有________个原子在同一平面内。
(2)某有机物的键线式结构为，则它的分子式为________________，其官能团为____________________，它属于________(填“芳香族化合物”或“脂环化合物”)。
(3)下列化学用语中，书写或说法正确的是( )
A．丙烯的结构简式：CH3CHCH2
B．乙醇含有的官能团是—OH，带一个单位负电荷
C.丙烷的球棍模型为
D．乙酸的分子式：C2H4O
状元随笔 结构简式中应正确体现出官能团。
关键能力
表示有机物分子结构和组成的几种方法比较
种类 实例(乙烷) 含义 应用范围
分子式 C2H6 用元素符号和数字表示物质分子组成的式子，可反映出一个分子中原子的种类和数目 多用于研究物质组成
最简式 (实验式) CH3 表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子 有共同组成的物质
电子式 表示分子中各原子最外层电子成键情况的式子 多用于表示离子型、共价型的物质
结构式 ①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型 ①多用于研究有机物的性质；②由于能反映有机物的结构，有机反应常用结构式表示
结构简式 CH3—CH3 结构式的简便写法，着重突出结构特点(官能团) 同“结构式”
球棍模型 小球表示原子，短棍表示价键 用于表示分子的空间结构(立体形状)
比例模型 用不同体积的小球表示不同的原子大小 用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序
键线式 将碳氢原子省略，只表示分子中键的连接情况，拐点和终点均表示一个碳原子 常用于较复杂的有机物，特殊的原子或原子团需标出
状元随笔
1．几种表示方法的关系
2．注意事项
(1)结构简式的书写是省略结构式中代表共价键的单键，而代表双键的“===”、三键的“≡”不能省略。
(2)写结构简式时，同一个碳原子上的相同原子或原子团可以合并，直接相邻的且相同的原子团亦可以合并。如，也可以写成(CH3)3C(CH2)2CH3。
(3)结构简式不能表示有机物的真实结构。如从结构简式看，CH3CH2CH2CH3中的碳链是直线形的，而实际上是锯齿形的。
(4)比例模型可以明确各原子半径的相对大小以及空间构型。
提升点三 同分异构体
例3. 已知下列有机物：
①CH3—CH2—CH2—CH3和
②CH2===CH—CH2—CH3和CH3—CH===CH—CH3
③CH3—CH2—OH和CH3—O—CH3
⑥CH3—CH2—CH===CH—CH3和(环戊烷)
⑦CH2===CH—CH===CH2和CH3—CH2—C≡CH
⑧CH3—CH2—NO2和H2N—CH2—COOH
(1)其中属于同分异构体的是_________________________________________。
(2)其中属于碳链异构的是___________________________________________。
(3)其中属于位置异构的是____________________________________________。
(4)其中属于官能团异构的是__________________________________________。
(5)其中属于同一种物质的是______________________________________________。
[提升3] 有下列几种有机化合物的结构简式：
①CH3 CH=== CH CH2 CH3
②
③CH3CH2CH2CH2OH
④
⑤CH3—CH2—C≡CH
⑦CH3CH2CH2OCH3 ⑧
⑨
⑩CH2===CH—CH2CH3
(1)属于同分异构体的是___________________________________。
(2)官能团位置不同的同分异构体是____________________________________。
(3)官能团类型不同的同分异构体是_________________________________________。
关键能力
同分异构体的书写及判断
1．烷烃同分异构体的书写
烷烃只存在碳链异构，书写烷烃同分异构体时一般采用“减碳法”，可概括为“两注意、三原则、四顺序”。
实例：下面以己烷(C6H14)为例说明(为了简便易看，在所写结构式中省去了H原子)。
(1)将分子中全部碳原子连成直链作为母链。
C—C—C—C—C—C
(2)从母链的一端取下1个C原子，依次连接在母链中心对称线一侧的各个C原子上(不靠端)，即得到多个带有甲基、主链比母链少1个C原子的异构体骨架。
(3)从母链上一端取下两个C原子，使这两个C原子相连(整连)或分开(散连)，依次连接在母链所剩下的各个C原子上，得多个带1个乙基或两个甲基、主链比母链少两个C原子的异构体骨架。
故己烷(C6H14)共有5种同分异构体。
2．烯烃同分异构体的书写(限单烯烃范围内)
书写方法：先链后位，即先写出可能的碳链方式，再加上含有的官能团位置。下面以C4H8为例说明。
(1)碳链异构：。
(2)位置异构：用箭头表示双键的位置，即
C4H8在单烯烃范围内的同分异构体共有3种。
3．烃的含氧衍生物同分异构体的书写
书写方法：一般按碳链异构→官能团位置异构→官能团异构的顺序来书写。下面以C5H12O为例说明。
(1)碳链异构：5个碳原子的碳链有3种连接方法：
C—C—C—C—C
(2)位置异构：对于醇类，在碳链各碳原子上连接羟基，用“↓”表示连接的不同位置。
(3)官能团异构：通式为CnH2n＋2O的有机物在中学阶段只能是醇或醚，对于醚类，位置异构是因氧元素的位置不同而导致的。
分析知分子式为C5H12O的有机物共有8种醇和6种醚，总共14种同分异构体。
状元随笔 (1)同分异构体的书写顺序
①首先考虑官能团异构，符合同一分子式可能有哪几类不同的有机物，确定先写哪一类有机物。
②在确定一类具有相同官能团有机物的同分异构体时，应先考虑碳链异构。
③在同一官能团的基础上，再考虑官能团的位置异构。
(2)常见的官能团异构
①烯烃与环烷烃(通式CnH2n)，如CH2===CH—CH3与。
②炔烃与二烯烃(通式CnH2n－2)，如
CH3—CH2—C≡CH与CH2===CH—CH===CH2。
③醇与醚(通式CnH2n＋2O)，如CH3CH2OH与CH3OCH3。
④醛、酮与烯醇(通式CnH2nO)，如CH3CH2CHO、与HOCH2CH===CH2。
⑤羧酸、酯与羟基醛(通式CnH2nO2)，如CH3COOH、HCOOCH3与HOCH2CHO。
⑥氨基酸与硝基化合物，如H2NCH2COOH与CH3CH2NO2。
⑦芳香醇、芳香醚与酚，如、、。
素养形成——自测·自评
1.下列物质中，按官能团进行分类，属于同一类物质的是( )
2．下列化学用语书写正确的是( )
3．下列8种有机物：
根据官能团的不同，有机物可分为( )
A．4类 B．5类
C．6类 D．7类
4．如下图所示的分子酷似企鹅，化学家将该分子以企鹅来取名为Penguinone。
下列有关Penguinone的说法不正确的是( )
A．Penguinone中存在着两种官能团
B．Penguinone是一种芳香醛
C．Penguinone中存在与乙烯相同的官能团，所以其与乙烯有相似的性质
D．如果该分子中的双键都能加成，则1 mol Penguinone能与3 mol H2反应
5．维生素A对人体特别是对人的视力有重要作用，其结构简式如图所示：
下述关于该化合物的说法正确的是( )
A．维生素A的分子式为C16H25O
B．维生素A的一个分子中有3个双键
C．维生素A含有苯环结构
D．维生素A的分子中含有两种官能团
6．根据下表中烃的分子式排列规律，判断空格中烃的同分异构体数目是( )
1 2 3 4 5 6 7 8
CH4 C2H4 C3H8 C4H8 C6H12 C7H16 C8H16
A.3种 B．4种
C．5种 D．6种
7．下列关于丙烯(CH3CH===CH2)的说法正确的是( )
A．1个丙烯分子中有7个σ键和1个π键
B．丙烯分子中3个碳原子都是sp2杂化
C．丙烯分子中3个碳原子在同一直线上
D．丙烯分子中既存在非极性键又存在极性键
8．青蒿素是抗疟特效药属于萜类化合物，如图所示有机物也属于萜类化合物，该有机物的一氯取代物有(不含立体异构)( )
A．5种 B．6种
C．7种 D．8种
9．北京奥运会期间对大量盆栽鲜花施用了S－诱抗素制剂，以保证鲜花盛开，S－诱抗素的分子结构为：
，请回答以下问题：
(1)试写出S－诱抗素的分子结构中含有的官能团的名称____________。
(2)关于该有机物的说法，正确的是________(填序号)
①该有机物属于芳香族化合物 ②该有机物属于脂环烃 ③该有机物可以和NaHCO3反应产生CO2气体 ④该有机物可以和Na反应的官能团只有一种 ⑤可以用溴的四氯化碳溶液鉴别S－诱抗素和乙醇 ⑥该有机物既可以与醇，又可以与酸发生酯化反应
(3)1 mol该有机物可以与________mol H2发生加成反应，可以与________mol Br2发生加成反应。
10．下列各组物质属于同系物的是________，属于同分异构体的是________，属于同素异形体的是________，属于同位素的是________，属于同一种物质的是________。
①O2和O3 ②氕和氚 ③麦芽糖和蔗糖
④甲烷和乙烷
⑦C2H2和C4H6
⑨乙醇和二甲醚 ⑩淀粉和纤维素
11．新合成的一种烃，其碳架呈三棱柱体(如图所示)：
(1)写出该烃的分子式________________。
(2)该烃的一氯取代物是否有同分异构体________。
(3)该烃的二氯取代物有多少种________。
(4)该烃的同分异构体有多种，其中1种不能使酸性高锰酸钾溶液或Br2的CCl4溶液褪色，但在一定条件下能跟溴(或H2)发生取代(或加成)反应，这种同分异构体的结构简式是________。
第一章 有机化合物的结构特点与研究方法
第一节 有机化合物的结构特点
必备基础
新知预习
一、
1．环状 脂肪烃衍生物 脂环烃 芳香族化合物 芳香烃衍生物
2．(1)①其他原子或原子团 ②原子或原子团
(2) CH2=== CH2 —C≡C— CH≡CH CH3CH2Br 羟基 CH3CH2OH 醛基 CH3CHO 酮羰基 羧基 CH3COOH 酯基 CH3COOCH2CH3
二、
1．(1)sp3 σ (2)sp2 π
2．强
三、
1．(1)分子式 (2)同分异构现象
2．碳骨架 官能团位置
CH3—CH===CH—CH3 官能团
即学即练
1．答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)√
2．答案：C
3．答案：C
4．解析：CH2===CH2和CH≡CH分子中既存在σ键又存在π键。
答案：D
5．解析：A、B、C三个选项中二者的分子式相同、结构不同，互为同分异构体；而D项中前者的分子式为C4H6O2，后者HCOOCH2CH2CH3的分子式为C4H8O2，不属于同分异构体。
答案：D
6．答案：(1)①②⑤⑥⑦⑧⑩
(2)②⑤⑧⑩
(3)⑧⑩
(4)③④⑨
7．解析：分析题中所给球棍模型，根据碳原子最外层有4个电子，其余由氢补齐，将其改成结构简式：
A：CH3—CH2—CH2—CH3；
B：CH3—CH===CH—CH3；
，对号入座可迅速得出正确答案。
答案：(1)AC (2)碳碳双键 碳碳三键 碳链
(3)C EFH G (4)BDEFG
核心素养
例1 答案：(1)③⑤⑦⑧⑨ (2)⑤⑦ (3)③⑧⑨
(4)⑦⑧⑩ (5)⑦
提升1 解析：醇是羟基跟链烃基相连的化合物，可以看作醇类的是B、C、D；羟基跟苯环直接相连的化合物叫做酚，可以看作酚类的是A、B、C；可以看作羧酸类的是分子中含有羧基的B、D；可以看作酯类的是分子中含有酯基的E。
答案：(1)BCD (2)ABC (3)BD (4)E
例2 解析：②⑥⑨是键线式，所有拐点和端点都有一个碳原子，碳原子不满足四个价键的由氢原子补足；⑤是CH4的比例模型；⑧是正戊烷的球棍模型；⑩是葡萄糖的结构式，其官能团有—OH和；②的分子式为C6H12，所以最简式为CH2。
答案：(1)⑩ ②⑥⑨ ⑤ ⑧
(2)C11H18O2
(3)
(4)C6H12 CH2
提升2 解析：(1)省略结构式中的碳碳单键和碳氢单键等短线得到的式子即为结构简式，但是表示碳碳双键或三键的“===”或“≡”不可省略；如果再将结构式中碳氢元素符号省略，只表示分子中键的连接情况，就得到键线式。由于该分子的碳原子都是构成双键的碳原子，故该分子中所有原子可能共平面。
(2)键线式中碳氢原子均省略不写，但是每个端点和拐点均表示含有1个碳原子，碳原子要满足四价结构，不足部分用氢原子补齐，所以题给物质的分子式为C9H14O；其官能团为羟基和碳碳双键；由于分子中不含苯环，故应为脂环化合物。
(3)丙烯的结构简式为，碳碳双键不能省略，故A错误；羟基为电中性基团，不带电荷，故B错误；乙酸的分子式为C2H4O2，故D错误。
答案：(1)CH2===CHCH===CH2 10
(2)C9H14O 羟基和碳碳双键 脂环化合物
(3)C
例3 解析：先写出该物质的分子式，然后判断其结构和官能团类型即可。
答案：(1)①②③④⑥⑦⑧ (2)① (3)②
(4)③④⑥⑦⑧ (5)⑤
提升3 解析：(1)由结构简式写出相应分子式，即可做出判断。(2)首先由官能团种类和数量，判断其同系物的可能性，然后观察碳原子数的差异性。
答案：(1)②⑧、④⑤⑨、③⑥⑦、①⑩
(2)①⑩、③⑥、④⑤
(3)④⑤与⑨、③⑥与⑦
素养形成
1．解析：羟基直接连在苯环上的有机物属于酚类，故A项中的两种有机物均属于酚类；B项中的两种有机物，前者属于酚类，后者属于酯类；C项中的两种有机物，前者属于醇类，后者属于酚类；D项中的两种有机物，前者属于羧酸类，后者属于酯类。
答案：A
2．解析：B项是甲烷的比例模型；C项乙烯的结构简式为
CH2===CH2双键不能丢；D项是甲醚的结构式。
答案：A
3．解析：可以分为烯烃(①)、炔烃(⑥)、卤代烃(④、⑤)、醇类(③、⑦、⑧)、酚类(②)共5类。
答案：B
4．解析：Penguinone中存在着羰基和碳碳双键，即两种官能团，而不存在醛基，它的环状结构也不是一个苯环，所以该物质不是一种芳香醛，而是一种不饱和环酮，由于在它的分子式结构中存在着碳碳双键的官能团，与乙烯的官能团相同，而官能团决定有机物的性质，所以该物质与乙烯有相似的性质，且双键都可加成，根据所学知识，可知它能与3 mol氢气加成。
答案：B
5．解析：由维生素的结构简式可知其分子式为C20H30O，A项错误；维生素分子中不含苯环，C项错误；一个维生素分子中含有5个双键，B项错误；维生素分子中含有碳碳双键和醇羟基两种官能团，D项正确。
答案：D
6．解析：根据表中烃类的排列规律可知空格“5”中烃是C5H12，它有3种同分异构体，分别是正戊烷、异戊烷和新戊烷。
答案：A
7．解析：C—C键、C—H键均为σ键，C===C键中有1个σ键，1个π键，则1个丙烯分子中有8个σ键、1个π键，故A错误；甲基中的C原子为sp3杂化，C===C键中的C原子为sp2杂化，则丙烯分子中1个碳原子是sp3杂化，2个碳原子是sp2杂化，故B错误；为平面形结构，丙烯分子中3个碳原子在同一平面上，故C错误；丙烯中既存在C—C非极性键，又存在C—H极性键，故D正确。
答案：D
8．解析：该分子不对称，分子中7种氢原子，一氯代物有7种，故选C。
答案：C
9．解析：(1)从它的结构简式可知，该有机物的结构中含有3个碳碳双键、1个羰基、1个醇羟基、1个羧基。(2)因为该有机物中不含有苯环，所以不是芳香族化合物，①不正确；分子中除了含有C、H外，还含有O，故不是烃，②不正确；因该有机物分子结构中含有羧基，可以和NaHCO3反应产生CO2气体，③正确；羧基和羟基都可以和钠反应产生H2，故④不正确；S －诱抗素中含有碳碳双键，可以使溴的四氯化碳溶液褪色，而乙醇不可以，⑤正确；S －诱抗素中既含有羟基又含有羧基，所以该有机物既可以与醇又可以与酸发生酯化反应，⑥正确。
答案：(1)碳碳双键、羰基、醇羟基、羧基
(2)③⑤⑥
(3)4 3
10．解析：同系物是指结构相似，化学性质相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物。如④中甲烷和乙烷。注意⑥中的和，尽管组成上相差了一个CH2原子团，但二者结构不同，前者为芳香醇，后者为酚，二者不属于同系物。⑦中的C2H2(乙炔)和C4H6尽管相差2个CH2原子团，但C4H6不一定是炔烃(可能为二烯烃或环烯烃)，故二者不一定是同系物。同分异构体是分子式相同，结构不同的化合物，如③中蔗糖和麦芽糖的分子式均为C12H22O11，但二者结构不同，化学性质不同。仔细分析分子组成和结构可知⑧、⑨、 中的物质也互为同分异构体；⑤中的物质分子式相同，结构也相同(四面体结构)，故二者属于同一种物质；⑩中的淀粉和纤维素尽管分子式均为(C6H10O5)n，但二者n值不一定相同，不属于同分异构体。同位素是指质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子，如氕和氚；同素异形体是指由同一元素形成的不同单质，如O2和O3。
答案：④ ③⑧⑨ ① ② ⑤
11．解析：(1)根据有机物的结构简式可知，该有机物的分子式是C6H6。
(2)根据有机物的结构简式可知，该有机物分子中氢原子的种类只有1种，所以该烃的一氯取代物没有同分异构体。
(3)根据有机物的结构简式可知，先固定1个Cl原子的位置，第2个Cl原子的位置如图中数字所示，即该烃的二氯取代物有3种。
(4)该烃的同分异构体有多种，其中1种不能使酸性高锰酸钾溶液或Br2的CCl4溶液褪色，说明不含碳碳双键、碳碳三键，但在一定条件下能跟溴(或H2)发生取代(或加成)反应，则符合条件的同分异构体的结构简式是。
答案：(1)C6H6 (2)无 (3)3种 (4)第一章章末共享专题
微专题一 同分异构体的书写与判断
1．同分异构体的异构类别
(1)碳链异构：由于碳骨架不同产生的异构现象。如C5H12有三种同分异构体：正戊烷、异戊烷和新戊烷。
(2)位置异构：由于官能团或取代基在碳链或碳环上的位置不同而产生的同分异构现象。如氯丙烷有两种同分异构体：1－氯丙烷和2－氯丙烷。
(3)官能团异构(又称类别异构)：有机物的官能团种类不同，但分子式相同。如：①单烯烃与环烷烃；②单炔烃和二烯烃、环烯烃；③饱和一元醇和醚；④饱和一元醛和酮；⑤饱和一元羧酸和饱和一元酯；⑥芳香醇、芳香醚和酚；⑦葡萄糖和果糖；⑧蔗糖和麦芽糖；⑨硝基化合物与氨基酸等。
2．同分异构体的书写方法
有机物同分异构体的书写方法
(1)烷烃(降碳对称法)
3．同分异构体的判断方法
(1)基元法：如丁基有四种结构，则丁醇有四种同分异构体。
(2)换元法：如二氯苯C6H4Cl2有三种同分异构体，四氯苯也有三种同分异构体(将H替代Cl、Cl替代H)。
(3)对称法(又称等效氢法)：等效氢法的判断可按下列三点进行 ：
①同一甲基上的氢原子是等效的；
②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的；
③处于对称位置上的氢原子是等效的。
(4)定一移一法：对于二元取代物的同分异构体的判定，可固定一个取代基位置，再移动另一取代基，以确定同分异构体数目。
[微训练一]
1．同分异构现象在有机化学中是非常普遍的，包括碳链异构、官能团异构、官能团位置异构、空间异构等，下列有机物互为同分异构体的是( )
A．①和② B．①和③
C．①和④ D．⑤和⑥
2．下列物质互为同分异构体的是( )
3．—NO2取代二甲苯苯环上的氢原子，可得到的同分异构体的数目共有( )
A．4种 B．5种
C．6种 D．7种
4．下列各组物质不属于同分异构体的是( )
5．环之间共用一个碳原子的化合物称为螺环化合物，螺[2，2]戊烷()是最简单的一种。下列关于该化合物的说法错误的是( )
A．与环戊烯互为同分异构体
B．二氯代物超过两种
C．所有碳原子均处同一平面
D．生成1 mol C5H12至少需要2 mol H2
6．戊烷共有3种同分异构体，戊烷分子中的一个氢原子分别被—OH、—COOH取代后得到醇、羧酸。
(1)下列是某学生书写的C5H12的同分异构体的结构简式：
这些结构中出现重复的是________(用序号表示)。
(2)分子式为C5H12O且可以与金属钠反应放出H2的有机物有(不考虑立体异构)________(填字母)。
A．5种 B．6种
C．7种 D．8种
(3)用—COOH取代C5H12分子中的1个H原子得到分子式为C6H12O2的羧酸，该物质的同分异构体有________种。
7．“立方烷”是新合成的一种烃，其分子呈立方体结构，其碳架结构如图所示：
(1)写出立方烷的分子式为________。
(2)其一氯代物共有______种；其二氯代物共有________种；其三氯代物共有________种。
微专题二 有机物的分离和提纯
1．分离提纯的几种思路
(1)杂转纯：如除去Na2CO3中的NaHCO3，将混合物加热使NaHCO3全部转化为Na2CO3。
(2)杂变沉：如除去NaCl溶液中的BaCl2，先加过量Na2CO3使BaCl2转化为BaCO3沉淀，过滤后再在滤液中加盐酸。
(3)杂转气：如除去NaCl溶液中的Na2CO3，加盐酸使Na2CO3转化为CO2。
(4)萃取、分液：如用CCl4将碘水中的碘萃取出来。
2．有机物分离提纯的常用方法
(1)物理方法
方法 适用范围 主要仪器名称 实例
过滤 不溶性固体与液体的分离 烧杯、漏斗、玻璃棒 硬脂酸(氯化钠)
分液 互不相溶的液体混合物分离 分液漏斗 硝基苯(水)
蒸馏 沸点差别较大的互溶液体混合物的分离 蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶、温度计、酒精灯 乙醇(乙醛)
渗析 胶粒与溶液中小分子或离子的分离 半透膜、烧杯 淀粉溶液 (葡萄糖)
盐析 个别有机物的提纯 —— 硬脂酸钠(甘油)
洗气 气体混合物 洗气装置 甲烷(甲醛)
萃取 分液 溶质在互不相溶溶剂中溶解度不同 分液漏斗 溴乙烷(乙醇)、 乙酸乙酯(乙醇)
(2)化学方法(外加试剂法)
方法 混合物 试剂
洗气 乙烷(乙烯) 溴水
乙炔(硫化氢) CuSO4溶液或NaOH溶液
分液 乙酸乙酯(乙酸) 饱和Na2CO3溶液
溴苯(溴) NaOH溶液
硝基苯(硝酸、硫酸) NaOH溶液
苯(苯甲酸) NaOH溶液
苯(苯酚) NaOH溶液
苯(甲苯) KMnO4酸性溶液
蒸馏 乙醇(水) CaO
乙醛(乙酸) NaOH溶液
[微训练二]
1．下列分离或除杂的方法不正确的是( )
A．用分液法分离水和酒精
B．用蒸馏法分离苯和溴苯
C．用重结晶法提纯苯甲酸
D．用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中混有的少量氯化氢气体
2．将甲、乙两种有机物在常温常压下的混合物分离，已知它们的物理性质如下：
物质 密度/g·cm－3 沸点/℃ 水溶性 溶解性
甲 0.789 3 78.5 溶 溶于乙
乙 1.220 100.7 溶 溶于甲
则应采用的分离方法是( )
A．分液 B．蒸馏
C．干馏 D．萃取
3．在一定条件下，萘可以被浓硝酸、浓硫酸的混酸硝化生成二硝基物，它是1，5－二硝基萘、1，8－二硝基萘的混合物，后者可溶于质量分数大于98%的硫酸，而前者不能。利用这一性质可以将这两种同分异构体分离，将上述硝化产物加入适量的98%的硫酸，充分搅拌，用耐酸漏斗过滤，欲从滤液中得到固体1，8－二硝基萘，应采用的方法是( )
A.蒸发浓缩结晶
B．向滤液中加水后过滤
C．用Na2CO3溶液处理滤液
D．将滤液缓缓加入水中并过滤
4．工业上常用水蒸气蒸馏的方法(蒸馏装置如图，夹持、加热装置略去)从植物组织中获取挥发性成分。这些挥发性成分的混合物统称精油，大都具有令人愉快的香味。从柠檬、橙子和柚子等水果的果皮中提取的精油90%以上是柠檬烯(结构简式为)。提取柠檬烯的实验操作步骤如下：
①将1～2个橙子皮剪成细碎的碎片，投入乙装置中，加入约30 mL水；
②松开活塞K，加热水蒸气发生器至水沸腾，活塞K的支管口有大量水蒸气冒出时旋紧，打开冷却水，水蒸气蒸馏即开始进行，可观察到在馏出液的水面上有一层很薄的油层。下列说法不正确的是( )
A．当馏出液无明显油珠、澄清透明时，说明蒸馏完成
B．蒸馏结束后，先把乙中的导气管从溶液中移出，再停止加热
C．为完成实验目的，应将甲中的长导管换成温度计
D．要得到纯精油，还需要用到的分离提纯方法为分液、蒸馏
5．实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置见下图，相关物质的沸点见附表)。
附表 相关物质的沸点(101 kPa)
物质 沸点/℃ 物质 沸点/℃
溴 58.8 1，2 二氯乙烷 83.5
苯甲醛 179 间溴苯甲醛 229
其实验步骤为：
步骤1：将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1，2 二氯乙烷和苯甲醛充分混合后，升温至60 ℃，缓慢滴加经浓H2SO4干燥过的液溴，保温反应一段时间，冷却。
步骤2：将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中，搅拌、静置、分液。有机相用10% NaHCO3溶液洗涤。
步骤3：经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体，放置一段时间后过滤。
步骤4：减压蒸馏有机相，收集相应馏分。
(1)实验装置中冷凝管的主要作用是________，锥形瓶中的溶液应为________。
(2)步骤1所加入的物质中，有一种物质是催化剂，其化学式为________。
(3)步骤2中用10% NaHCO3溶液洗涤有机相，是为了除去溶于有机相的________(填化学式)。
(4)步骤3中加入无水MgSO4固体的作用是__________________________________。
(5)步骤4中采用减压蒸馏技术，是为了防止____________________________________。
6．3，5 二甲氧基苯酚是重要的有机合成中间体，可用于天然物质白柠檬素的合成。一种以间苯三酚为原料的合成反应如下：
H
甲醇、乙醚和3，5 二甲氧基苯酚的部分物理性质见下表：
物质 沸点/℃ 熔点/℃ 密度(20℃)/ (g·cm－3) 溶解性
甲醇 64.7 － 0.7915 易溶于水
乙醚 34.5 － 0.7138 微溶于水
3，5 二甲氧基 － 33～36 － 易溶于甲醇、乙醚，微溶于水
回答下列问题。
(1)反应结束后，先分离出甲醇，再加入乙醚进行萃取。
①分离出甲醇的操作是________。
②萃取用到的分液漏斗使用前需________并洗净，分液时有机层在分液漏斗的______(填“上”或“下”)层。
(2)分离得到的有机层依次用饱和NaHCO3溶液、饱和食盐水、少量蒸馏水进行洗涤。用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是________________；用饱和食盐水洗涤的目的是________________________________________________________________________。
(3)洗涤完成后，通过以下操作分离、提纯产物，正确的操作顺序是________(填字母)。
a．蒸馏除去乙醚
b．重结晶
c．过滤除去干燥剂
d．加入无水CaCl2干燥
第一章 章末共享专题
微训练一
1．答案：A
2．解析：CH3CH2C≡CH的分子式为C4H6，的分子式为C4H8，二者分子式不同不互为同分异构体，故A错误；二者分子式均为C7H14O，结构不同，互为同分异构体，故B正确；的分子式为C3H4O2，HCOOCH2CH3的分子式为C3H6O2，二者不互为同分异构体，故C错误；二者均为2 甲基丁烷，属于同种物质，故D错误。
答案：B
3．解析：二甲苯的同分异构体有3种，再分别确定其苯环上的一硝基取代物，可得到的同分异构体的数目共6种，它们分别是
答案：C
4．答案：A
5．解析：C错，的每个C都形成4个共价单键，这4个键呈四面体结构，故该分子中所有的碳原子不可能处于同一平面。
答案：C
6．解析：(1)②③④的最长碳链均有4个碳原子，有一个—CH3均连在从端点数第2个碳原子上，为同一物质。(2)能与金属钠反应放出H2，说明结构中含有—OH。将C5H12O写成C5H11OH，先写出C5H12的碳链异构，再写—OH的位置异构：
，所以分子式为C5H12O的醇共有8种。(3)用—COOH替换C5H12中的—H，即C5H11—COOH，C5H11—COOH与C5H11—OH的同分异构体数目相等，因此C6H12O2的同分异构体共有8种。
答案：(1)②③④ (2)D (3)8
7．解析：(1)由立方烷结构知其分子式为C8H8。
(2)该烃的二氯代物的氯原子可以邻、间位排布：占据同一边上的两个顶点；同一平面对角线上的两个顶点；立方体对角线上的两个顶点。其三氯代物氯原子可以有三种排布情况；占据同一面上的三个顶点；占据同一边上的两个顶点，另一个顶点与这两个顶点中的一个顶点处于同一平面的对角线上；占据同一平面对角线的两个顶点，另一个顶点与这两个顶点的一个顶点处于同一平面的对角线上。
答案：(1)C8H8 (2)1 3 3
微训练二
1．答案：A
2．答案：B
3．解析：根据题目信息知，滤液中有浓H2SO4和1，8－二硝基萘，浓H2SO4可溶于水，而1，8－二硝基萘不溶于水，故可以将滤液注入水中(相当于浓H2SO4的稀释)，然后过滤即可。
答案：D
4．解析：柠檬烯不溶于水，密度比水的密度小，则当馏出液无明显油珠、澄清透明时，说明蒸馏完成，故A正确；蒸馏结束后，为防止倒吸，先把乙中的导管从溶液中移出，再停止加热，故B正确；长导管可作安全管，平衡气压，防止由于导管堵塞引起爆炸及液体暴沸，而温度计在甲装置中不能代替长导管，故C错误；精油中含有其他成分，分离提纯方法为分液、蒸馏，故D正确。
答案：C
5．解析：(1)锥形瓶中可用NaOH溶液吸收沸点低的溴。
(2)苯甲醛和溴是反应物，1，2 二氯乙烷是溶剂，无水AlCl3是催化剂。
(3)有机物中混有HCl和Br2，可用NaHCO3溶液将其除去。
(4)无水MgSO4有吸水性。
(5)减压蒸馏可降低馏出物的沸点，因此可以在较低温度下分离它们，而低温下间溴苯甲醛难被氧化。
答案：(1)冷凝回流 NaOH溶液
(2)AlCl3
(3)Br2、HCl
(4)除去有机相中的水
(5)间溴苯甲醛被氧化
6．解析：(1)①因3，5 二甲氧基苯酚易溶于甲醇且3，5 二甲氧基苯酚和甲醇沸点相差较大，应采用蒸馏的方法分离出甲醇。②因有机物3，5 二甲氧基苯酚易溶于乙醚，且乙醚密度比水小，故有机层应在上层。
(3)洗涤完成后，产物中除3，5 二甲氧基苯酚外，还混有乙醚、水等杂质，从节约能源角度考虑，应先除水，再除乙醚。
答案：(1)①蒸馏 ②检查是否漏水 上 (2)除去HCl 除去少量NaHCO3且减少产物损失 (3)dcab
